Lernzettel Allgemeine Psychologie 1a (Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Bewusstsein) PDF

Allgemeine Psychologie 1a: Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Bewusstsein Einführung und Methoden Welche Prinzipien liegen menschlichem Verhalten zugrunde? Ziel: Beschreibung, Erklärung, Vorhersagen des Verhaltens -> Suche nach allgemeinen Gesetzmäßigkeiten Gegenstand: Verhalten, Erle...

Allgemeine Psychologie 1a: Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Bewusstsein Einführung und Methoden Welche Prinzipien liegen menschlichem Verhalten zugrunde? Ziel: Beschreibung, Erklärung, Vorhersagen des Verhaltens -> Suche nach allgemeinen Gesetzmäßigkeiten Gegenstand: Verhalten, Erleben, Bewusstsein, Entwicklung, sowie innere und äußere Bedingungen und Ursachen Was sind elementare Prozesse auf denen menschliches Verhalten beruht? Was sind Prinzipien und Mechanismen, die allen Menschen gemeinsam sind? Von Interesse ist nicht das „Was“, sondern das „Wie“ -> funktionalistische Perspektive Wie funktionieren die (verborgenen) Prozesse, die Verhalten und Erleben bestimmen, anstelle der Frage nach ihren (beobachtbaren) Inhalten Welchen Input bietet die Umwelt? Wie wird diese Information verarbeitet, um das beobachtbare Verhalten zu erklären? Annahmen logisch herleiten, Forschungsmethoden (Objektivität, Reliabilität) Sanduhrmodell: Wenn a….., dann b….. immer fortlaufender Prozess Beispiel: Der Stroop – Effekt - Bedeutung des Wortes automatisch aktiviert: Farbwort und Farbe stimmen überein -> kongruent (Beschleunigung der Reaktion gegenüber einer neutralen Bedingung) Farbwort und Farbe stimmen nicht überein -> inkongruent (Verlangsamung der Reaktion gegenüber einer neutralen Bedingung) Grundideen des Experiments: - Ziel: Kausalaussagen, Ursache-Wirkung - Systematische Variation mindestens einer Variable (Ursache) und Messung der Auswirkung an einer anderen Variable (Effekt) - Wichtig: Ausschaltung der Wirkung aller anderen Störvariablen Variablentypen: Unabhängige Variable (uV): wird im Experiment aktiv manipuliert Abhängige Variable (aV): Ereignis, das vorhersagt und im Experiment gemessen wird Störvariablen: Einflüsse, die sich auf den Zusammenhang zwischen uV und aV auswirken könnten, müssen ausgeschaltet werden uV: drei Stufen (kongruent, neutral, inkongruent) verursacht Veränderung in aV: Reaktionsveränderung Kontrolle von Störvariablen: Eliminieren: Ausschließen von Störvariablen Konstanthalten: z.B. Kontrolle der Intelligenz, des Alters Parallelisieren: z.B. gleiche Anzahl beider Geschlechter in den Experimentalbedingungen Randomisieren: zufällige Zuweisung von Personen zu Experimentalbedingungen Kontrollgruppen: z.B. eine Experimentalbedingung ohne experimentelle Manipulation Experiment und Quasiexperiment Experiment: UV AV Randomisierung Manipulation der UV Kontrolle der Störvariablen Quasiexperiment: Keine Kontrolle, gewisser Teil an Kontrolle wird abgegeben Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge können nur im (Quasi-) Experiment geprüft werden Das Quasiexperiment ist nur eingeschränkt geeignet, da die Randomisierung bei VPN- Zuweisung fehlt Kontrolle der Störvariablen Eliminieren Ausschließen von Störvariablen Konstanthalten z.B. Kontrolle der Intelligenz, des Alters Parallelisieren z.B. gleiche Anzahl beider Geschlechter in den Experimentalbedingungen Randomisieren zufällige Zuweisung von Personen zu Experimentalbedingungen Kontrollgruppen z.B. eine Experimentalbedingung ohne experimentelle Manipulation Korrelation/ Kovariation: Zwei Ereignisse treten regelmäßig gemeinsam auf Koinzidenz: Zwei Ereignisse treten zufällig gemeinsam auf Vorsicht: Scheinkausalitäten!! FAZIT: Korrelationen lassen KEINE Aussagen über Ursache-Wirkung-Beziehungen zu!!! Wissenschaftliches Denken erfahrungsbasiert, intersubjektiv nachprüfbar (objektiv), auf eine unendliche Anzahl von Einzelfällen anwendbar Wahrheit = widerspruchsfreie Vorhersage auf die Wirklichkeit Wahrheitstafel: Prinzip der Falsifikation Intersubjektive Nachprüfbarkeit Allgemeingültige Theorien aufgestellt werden, die an der Wirklichkeit überprüft werden und zu einer widerspruchsfreien und allgemeingültigen Vorhersage führen Deduktives statt induktives Vorgehen (von Menge aus auf Einzelfall) Falsifikationsprinzip statt Prinzip der Verifikation Deduktives Schlussfolgern = wissenschaftliches Erklären  Explanans: allgemeines Gesetz, in der die vermutete Ursache für das Problem formuliert wird; beinhaltet die Antezedenz Antezedenz: notwendige Voraussetzung; die im Experiment hergestellte unabhängige Variable Explanandum: der zu erklärende (vorhergesagte) Sachverhalt ➔ Deduktiver Schluss Stellen selbst über uV her (manipulieren a) Induktion vs. Deduktion Deduktion: vom Allgemeinen zum Besonderen: Regel – Fall – Resultat Induktion: vom Einzelnen zum Allgemeinen: Fall – Resultat - Regel Falsifikationsprinzip - Allgemeingültige Theorien lassen sich nicht beweisen -> Theorien nicht mit Wirklichkeit gleichzusetzen -> Annahmen der Wirklichkeit - Strengste Prüfung Theorie ist die Überprüfung dieser an der Realität -> Theorie potenziellem Scheitern ausgesetzt - Theorie die Prüfung standhält darf beibehalten werden -> widerspruchsfreie Vorhersagen auf die Realität - ABER: kein endgültiger Beweis Experimentelles Arbeiten: Methodische Grundbegriffe Empirische Wissenschaft Theorien und Hypothesen Induktion und Deduktion logisches Schließen, Implikation Verifikation und Falsifikation Intersubjektive Nachvollziehbarkeit Operationalisierung: Variablen, Konstanten Validität und Reliabilität Experiment: unabhängige Variable, abhängige Variable, Randomisierung, Störvariablen, Kausalität Quasiexperiment Korrelationsstudie ZUSAMMENFASSUNG: - Methoden sind allgemeingültige Arbeitsbeweise für empirische Wissenschaften - Wichtigste Methode: Experiment (nur damit Kausalaussagen geprüft) - Methoden ergeben sich aus wissenschaftstheoretischen Grundannahmen; legen fest, wie man zu wissenschaftlichen Aussagen innerhalb Disziplin gelangt und welche Kriterien Aussagen erfüllen müssen, um als wissenschaftlich zu gelten - Falsifikationsprinzip (Popper, 1984): wesentliche Erkenntnismethode Wahrnehmungspsychologie Welche Beziehung besteht zwischen den Gegenständen in der Umwelt und der Wahrnehmung dieser Gegenstände? -> Realität = Wahrnehmung? Optische Phänomene -> Wahrnehmung ≠ Wirklichkeit Unterschied zwischen objektiven (physischen) Gegenständen und subjektiven (psychischen) Gegebenheiten Wahrnehmung = die von den sensorischen Systemen aufgenommene Information zu verarbeiten Erst Wahrnehmungssystem weiß die Information zu interpretieren Wie werden Informationen in unserer distalen Welt aufgenommen und wie verarbeiten wir sie? Wie entstehen aus ihren Wahrnehmungen, die unser Erleben und Verhalten maßgeblich begründen? Unterschied zwischen Wahrnehmung und Wirklichkeit Welche Prozesse sind an der Wahrnehmung beteiligt und was leisten sie? Wahrnehmungsprozess -> Verfügbarer Stimuli (spezieller Reiz, wichtig: Augenbewegung) -> beachteter Stimuli -> Transformation zu Stimulus an den Rezeptoren (innerlich abbilden) -> Transduktion (Information in Form von Lichtwellen, Übersetzen in elektrischen Signal) -> neuronale Verarbeitung (wahrnehmen, was ausmacht, getrennt voneinander verarbeitet) -> abgleichen mit Wissen/Erfahrungen aus LZG; Ausbildung Wissensstrukturen ->Wahrnehmung -> Erkennen -> Handeln Differenzierung Physikalische Ebene: der distale Reiz in unserer physikalischen Umwelt und der proximale Reiz als phsyikalischen Reizmuster an unserem Sinnesorgan Perzeptuelle Ebene: das unmittelbar wahrgenommene Perzept (Bild in unserem Kopf) und dessen äußerbare Identifikation (kategorisieren & Bedeutung zuweisen -> ich benenne das Bild in meinem Kopf) Psychophysik -> das Aufdecken von Wahrnehmungsphänomenen: wann nehme ich etwas wahr, was physikalisch nicht existent ist, wann nehme ich etwas wahr, was physikalisch vorhanden ist -> das Aufdecken der Zusammenhänge zwischen physikalischer Reizintensität und der Wahrnehmung dieser Reizintensität: z.B. Wellenlänge des Lichts vs. Farbe oder Schalldruck vs. Lautstärke Physikalische Ebene wird in Absolutskalen gemessen Lichtenergie (als elektromagnetische, wellenförmige Strahlung) oder deren Wellenlänge/ Frequenz (Häufigkeit dieser Wellen pro Strecke) Nicht alle physikalischen Reize können von Menschen verarbeitet werden Sinnesorgane nur in bestimmten Bereich sensitiv (spezienabhägig); optimiert entsprechend der Handlungen, die für Spezies wichtig sind Gustav Theodor Fechner: Elemente der Psychophysik (1860) Problem der Absolutschwelle: Wann wird ein Reiz überhaupt wahrgenommen und wann nicht? Problem des ebenmerklichen Unterschieds/Unterschiedschwelle: Wann wird eine Veränderung des Reizes wahrgenommen und wann nicht? Lösung: Phsyikalische Ebene: physikalische Skalen zur Einschätzung von Helligkeits- oder Lautstärkemepfindungen Voraussetzungen erfüllt um Zusammenhang zwischen einer Erhöhung/Minderung der physikalischen Reizinstensität und der Veränderung der Empfindung zu messen Kriterium der „Ebenmerklichkeit“: Nullpunkt einer perzeptuellen Skala soll demjenigen Reizwert auf einer physikalischen Skala entsprechen, der mindestens vorhanden sein muss, damit eine „ebenemerkliche Empfindung“ entsteht -> die Absolutschwelle die kleinste Maßeinheit einer perzeptuellen Skala soll derjenigen Reizwert-Differenz auf einer physikalischen Skala entsprechen, die zu einem „ebenmerklichen Empfindungsunterschied“ („just noticable difference) führt -> die Unterschiedschwelle (EMU/JND) empirischen Vorgehen: 4 verschiedene Methoden Grenzmethode Herstellungsmethode Konstanzmethode Adaptive Methode 1. Die Grenzmethode („Methode der eben merklichen Unterschiede“) VL beginnt mit einem deutlich unterschwelligen Reiz und steigert diesen, bis der Proband angibt ihn wahrnehmen zu können (zunehmender oder abnehmender Stimulusintensität) Anschließend: deutlich unterschwelliger Reiz wird stufenweise vermindert, bis Proband angibt ihn nicht mehr wahrnehmen zu können Mehrfache Wiederholung: Mittelwert aller Übergänge (JaNein) als Absolutschwelle definiert (-> fließender Übergang) Schwelle: der Punkt an dem die VP mit 50% Wahrscheinlichkeit die Existenz eines Reizes oder die Veränderung der Intensität eines Reizes bejaht Somit: Absolutschwelle (und Unterschiedsschwelle) können bestimmt werden 2. Die Herstellungsmethode VP erhält einen Ausgangsreiz, bei welchem sie selbst die Reizintensität dieses Reizes verändert, bis sie einen Unterschied wahrnimmt -> mehrmals vorgegeben Absolutschwelle: Mittelwert der physikalischen Reizintensität, bei der die VP mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% angibt, einen Reiz wahrzunehmen Unterschiedschwelle: Mittelwert der physikalischen Reizintensität, bei der die VP mit einer Wahrscheinlichkeit von 50% angibt, einen Unterschied wahrzunehmen 3. Die Konstanzmethode „Methode der richtigen und falschen Fälle“ Darbietung von Reizen in verschiedenen Intensitäten in zufälliger Reihenfolge  Versuchsleiter (VL) bietet VP wiederholt einen Reiz in zufällig variierender Reizintensität dar und fragt, ob dieser wahrgenommen werden kann oder nicht -> Antwort VP: Ja oder Nein (binär) Dann: Ermittlung der Psychometrischen Funktion 4. Die adaptive Methode VL präsentiert der VP einen Reiz in einer spezifischen Intensität, erkennt VP Reiz korrekt, wird die Reizintensität vermindert, erkennt sie ihn nicht, wird die Reizintensität erhöht -> wiederholt bis keine Veränderung der Schwelle mehr auftritt (-> Bsp.: Sehtest) Dann: Ermittlung der Psychometrischen Funktion Die Unterschiedsschwelle Wie groß muss der Unterschied zwischen zwei Reizen sein, um sie nicht als gleich, sondern unterschiedlich wahrnehmen zu können? Was ist der kleinste Unterschied zwischen zwei Stimuli, der von einer Persson entdeckt werden kann? (EMU/JND -> ebenmerklicher Unterschied, just noticable difference) Messung mit einer der bereits beschriebenen Methoden, aber gleichzeitige Darbietung zweier Reize VP soll angeben, ob sie einen Unterschied zwischen Reizen entdeckt -> Feststellung: die Größe des eben merklichen Reizunterschieds ist von der Größe des Standardreizes abhängig Gesetze der Psychophysik 1. Das Webersche-Gesetz (1846): „Das Verhältnis von einem Standardreiz S1 und einem Reiz mit eben merklichem Unterschied ∆S (Unterschiedsschwelle) ist konstant“ -> Die Unterschiedsschwelle ist kein absoluter Wert, sondern ein Verhältnis Formel: ∆S = S2 Vergleichsreiz – S1 Standardreiz Weberscher Quotient/ Webersche Konstante ∆S / S1 = k (Konstante) -> damit für anderen Reiz ausrechnen Es gilt: über ein breites Spektrum von Standardreizen und für diverse Wahrnehmungsqualitäten wie Gewicht, Helligkeit, Lautstärke, etc. 2. Fechnersches Gesetz (1860) Erweiterung Webersches Gesetz (formal) Annahme: ∆S ist die Einheit der subjektiven Empfindungsstärke E = k * log (S)  -> einem linearen Anstieg der subjektiven Empfindungen (E) entspricht der logarithmische Anstieg der physikalischen Reizintensität -> physikalische Absolutskalen -> Skalen der Wertigkeit -> die Weberkonstante k kennzeichnet die für eine spezifische Sinnesmodalität gegebene Empfindungssensitivität Abbildung Unterschied zwischen physikalischer Reizintensität und Empfindung (Wertigkeit) ->wenig: kleinere Unterschiede, größeres Gewicht -> viel: kleine Unterschiede, kleines Gewicht Nimmt Reize nicht linear wahr, braucht Logarithmus, um das skalierbar zu machen, subjektive Wertigkeit Wahrgenommene Reizstärke steigt langsamer an als die physikalische Reizstärke, Logarithmus beschreibt, dass Wahrnehmung bei hoher Reizstärke „abflacht“ kleine reize merkt man starke Veränderung, große Reize kaum Veränderung wahrgenommen (z.B. Musik leise, merkt wenn Lautstärke sich verdoppelt, Musik laut, kaum Unterschied kaum wahrnehmbar) Problem der klassischen Psychophysik Aus Weberschen Gesetz folgt, dass die Zunahme der physikalischen Reizintensität immer größer werden muss, um eine Empfindungsgröße zu erzeugen Fechners Methode macht eine zentrale Gleichsetzung: Empfindungseinheiten können mittels der Unterscheidbarkeit physikalischer Reize gemessen werden Ist diese Gleichsetzung zulässig? Stevens: Die Methode der direkten Größenschätzung VP erhält Standardreiz, weist diesem spezifischen Wert zu andere Reizintensitäten vorgegeben -> ist die Empfindung doppelt so stark, weist sie den Wert 20 zu, ist sie halb so stark den Wert 5 => Erlebnisverhältnisse in Relation zu den Reizverhältnissen Ergebnisse (bestimmt, wie stark die Wahrnehmung auf die Veränderung der Reizstärke reagiert): a) negativ beschleunigt (Reizintensität mehr als verdoppelt werden, um eine doppelt so starke Empfindung zu haben; z.B. Helligkeit) n1,0 c) lineare Funktionen (Verdoppelung der Reizintensität bewirkt eine Verdoppelung der Empfindungen; z.B. Längeneinschätzungen)  n=log(P/k)/log (S) 3. Das Stevens’sche Potenzgesetz: Wenn man sowohl die physikalische Skala als auch die Empfindungsstärke logarithmisch aufträgt, wächst die Empfindungsstärke proportional zu Intensität des physikalischen Reizes Die wahrgenommene Reizintensität ist durch eine Potenzfunktion darstellbar: E = kSn E: erlebte Intensität n: Potenz von S, die Steigung k: reizdimensionsspezifische Konstante S: physikalische Reizintensität Vergleich: Weber/Fechner und Stevens Zentraler Unterschied in der Skalierung der Empfindungseinheit -> Fechner: zwei Reize verglichen, skaliert logarithmisch, langsamer, Vorteil;: nur zwei reize miteinander vergleichen, was einfacherer ist -> Stevens: Annahme, dass Menschen in der Lage sind Sinneseindrücke im Verhältnis zur Reizintensität zu quantifizieren, skaliert den Reiz mit Potenz, flexibel schneller oder langsamer, Wahrnehmung kann auch schneller als die Reizstärke wachsen -> Stevens Potenzgesetzt erlaubt Berechnung, wann ein Reiz als doppelt, dreifach, etc. wahrgenommen wird; kann Situationen beschreiben, in welchen die Empfindungsstärke exponentiell zur Reizintensität wächst, was innerlich ist (Wahrnehmung mit reingebracht) Beide Herangehensweisen finden Abhängigkeit in der Fragestellung Fazit: Psychophysik zeigt die Beziehung zwischen physikalischer Reizgröße und psychischer Empfindung Kognitive Einflüsse bei der Schwellenerfassung Menschen unterscheiden sich in ihren Schwellen Unterschiedliche Sensitivität (Deutlichkeit des Signals; Empfindlichkeit des Beobachters) Entscheidungskriterium (Entscheidungsfolgen (pay-off Matrix); Motivation der Person) Signalentdeckungstheorie erlaubt den Einfluss der Sensitivität und des Entscheidungskriterien zu trennen  -> keine Manipulation der Tonintensität, schwacher Ton (nah an Absolutschwelle), Ton wird entweder tatsächlich präsentiert (Rauschen + Signal) oder nicht präsentiert (nur Rauschen), VP gibt an, ob Ton vorhanden ist oder nicht ➔ Signalstärke oder Sensitivität erhöht d‘ ➔ Liberales Entscheidungskriterium erhöht die Rate der Hits und der falschen Alarme ➔ Liberal: großzügig, entscheidet schnell, Erkennung von True Positive Rate aber auch hohe False Postive Rate durch Fehler, hohe Sensitvität ➔ Konservativ: vorsichtiger, weniger Fehler aber erkennt nicht alle Fälle (niedrig FPR, niedrig TPR), niedrige Sensitivität ROC- Kurve (Receiver-Operating-Characteristics) -> zeigt wie sich liberale oder konservative Einstellung auf die Entscheidung auswirkt; zeigt wie gut du Balancepunkt findet -> ausgewogen, wenn möglichst weit weg von der Zufallslinie entfernt Sinnesphysiologie Aufbau des Auges Bild wird gespiegelt auf die Netzhaut projiziert (->Linse) blinder Fleck: Austritt des Sehnervs aus der Retina Verarbeitungssysteme Dioptrische Apparat: -Pupille kann Durchmesser verändern (je nach Lichtintensität) - Linse kann die Brechkraft verändern (Akkommodation) - flache Linse fernes Objekt; dicke Linse nahes Objekt Die Rezeptoren der Netzhaut Verschaltung der Rezeptoren mit den Fasern des Sehnervs Zusammensetzung der Retina Rezeptoren: Stäbchen und Zapfen -> Umwandlung der Lichtsignale in Elektrosignale Zwischenneurone: Amakrin-, Horizontal- (Querverbindung) und Bipolarzellen (Weiterleitung) Ganglienzellen: P- und M- Zellen (bilden Sehnerv) Hauptaufgabe der Stäbchen & Zapfen Transduktion: Umsetzung von Licht in elektrische Signale -> Sehpigmente: Rhodopsin -> Absorption eines einzelnen Photons führt zur Isomerisierung von Retinal in eine andere Struktur; Licht trifft auf 11-cis-Retinal, Isomerisierung in all- trans-Retinal -> löst signalverstärkende Enzymkaskade aus, die den gesamten Zapfen oder das gesamte Stäbchen aktivieren (Hyperpolarisation);  dunkel: Rhodopsin inaktiv, Na+- Kanäle geöffnet (Membran depolarisiert); permanent Transmitter freigesetzt, inhibitorisch -> Neuron inaktiv hell: Rhodopsin aktiviert, Na+-Kanäle schließen, Transmitterausschüttung stoppt -> Neuron aktiviert -> je heller der Reiz, desto negativer das Membranpotenzial Die Retina des Auges Zusammensetzung: Rezeptoren: -> Stäbchen (rods): Helligkeit & Form; skotopisches Sehen, hohe Lichtsensitivität; ca 120 Mio. Stäbchen; extrafoveal -> Zapfen (cones): Farben; phototopisches Sehen, höhere raum-zeitliche Auflösung; ca. 6 Mio Zapfen; foveal Lichtabsorption in den Stäbchen und Zapfen Zapfen: unterscheiden sich hinsichtlich der Wellenlänge, auf die sie reagieren, unterschiedliches Sehpigment; höchste Dichte im gelben Fleck -419nm (kurzwellige P.), blaue Zapfen (s) -531 nm (mittellange P.), grüne Zapfen (m) -558nm (langwellige P.), rote Zapfen (l) -> Überschneidung Absorptionsspektrum (Mischen) Stäbchen: 495nm  Neuronale Verschaltung Zapfen: lineare Verschaltung eine Rezeptorzelle aktiviert jeweils ein nachgelagertes Neuron, wenn die Schwelle (20) überschritten wird Geringe Lichtsensitivität Höhere Sehschärfe => Farben Stäbchen: konvergente Verschaltung mehrere Rezeptorzellen zusammen bedingen die Erregung nachgelagerter Neuronen (=räumliche Summation der Aktivität; 4*5 = 20) Höhere Lichtsensitivität Geringe Sehschärfe => Licht & Form Dunkeladaptation - Stäbchen und Zapfen adaptieren unterschiedlich - Dunkel: Empfindlichkeit von Stäbchen und Zapfen erhöht sich (Zapfen: nach 3-5 min max Empfindlichkeit erreicht; Stäbchen: 20 – 30 min) Kohlrauschknick: Punkt, an dem die Stäbchen beginnen, den Verlauf der Dunkeladaptation zu übernehmen Lichtempfindlichkeit des Auges nimmt zu, wenn sich das Auge in der Dunkelheit befindet 1. Phase: Zapfen steigern ihre Empfindlichkeit bis zu ihrem Maximum 2. Phase: Stäbchenempfindlichkeit steigt weiter an Zapfen stellen Rhodopsin schneller wieder zusammen, werden deshalb schnell lichtempfindlicher Stäbchen brauchen für Pigmentregeneration länger Je höher die Konzentration von Rhodopsin, desto größer ist die Lichtempfindlichkeit  Zwischenschicht der Retina Laterale Inhibition Rezeptoren leiten ihr Signal an die Bipolarzellen: Aktivität durch Horizontal- und Amakrinzellen moduliert Wenn eine Bipolarzelle aktiviert wird, kann ein proportionaler Teil dieser Aktivierung als Hemmung an die benachbarte Zelle weitergegeben werden (durch Horizontal- und Amakrinzellen) Hemmung vermindert Output-Signal Aktivierte Neuronen hemmen die Nachbarneuronen Funktion: Kontrastverstärkung Sparsame Informationsweiterleitung: Redundante Information kann entfernt werden und es wird nur die Information weitergeleitet, die anzeigt, wo eine Änderung des Signals besteht Mach’sche Bänder Entsteht durch Verarbeitung von Helligkeitskontrasten -> optische Täuschung, bei der an den Übergängen zwischen hellen und dunklen Flächen Streifen oder Ränder wahrgenommen werden Hellere und dunklere Streifen: an Kanten erscheinen Ränder der helleren Fläche heller und dunkleren Fläche dunkler durch laterale Hemmung verursacht: Nervenzellen hemmen benachbarte Nervenzellen, Verstärkung Kontraste Zusammenfassung Bipolarzellen leitet das Signal von Rezeptorzellen zu den Ganglienzellen Amakrin- und Horizontalzellen können Signal zusätzlich modulieren (laterale Inhibition) Bereits an der Retina erfolgt erste Verarbeitung des Gesehenen Signale sind nur passive Aufnahme einzelner Bildpunkte Weitergeleitetes Signal hängt von der Gesamtkonfiguration des visuellen Inputs ab Ganglienzellen Konvergenz: ca. 126 Mio Photorezeptoren konvergieren auf 1 Mio Ganglienzellen -> eine Ganglienzelle reagiert auf ein Areal auf der Retina (rezeptives Feld) -> Information wird integriert Magno-Zellen: große rezeptive Felder, primär Stäbchen (Beginn der „m-Bahn“) Parvo-Zellen: kleine rezeptive Felder, primär Zapfen (Beginn der „p- Bahn“) => Bilden den Sehnerv Konvergenz Lineare Verschaltung (Zapfen): eine Rezeptorzelle aktiviert jeweils eine nachgelagerte Gangleinzelle, wenn die Schwelle (290) überschritten wird  Geringere Lichtsensitivität  Höhere Sehschärfe Konvergente Verschaltung (Stäbchen): mehrere Rezeptorzellen zusammen bedingen die Erregung nachgelagerter Neurone (=räumliche Summation der Aktivität; 4*5=20)  Höhere Lichtsensitivität  Geringere Sehschärfe Rezeptive Felder Keine Konvergenz: einzelne Ganglienzelle, die von nur einem Rezeptor Information erhält, reagiert immer gleich, egal was Rezeptoren in Umfeld machen Konvergenz (nur exzitatorische Zellen): Aktivität der Ganglienzelle hängt von Konstellation der Aktivierung eines gesamten rezeptiven Feldes ab; Vorteil: Ganglienzelle als spezialisierter Detektor für lange Linien Konvergenz (exzitatorische (3-5) und inhibitorische Zellen (1,2,6,7): eine Ganglienzelle z.B. auf mittellange Balken spezialisiert Aktivierung steigt, wenn ein Reiz exzitatorische Zellen in der Mitte aktiviert wenn z.B. Balken länger aktiviert inhibitorischen Rezeptoren, Aktivität wieder reduziert Rezeptives Feld: => Areal auf der Retina, dass Feuerrate eines Neurons beeinflusst => On-Zone: Stimulierung des Areals führt zu erhöhten Feuerrate des Neurons => Off-Zone: Stimulierung führt zu Senkung der Feuerrate  -> On-Zentren mit Off-Umfeld -> Off-Zentren mit On-Umfeld => Zentrum-Umfeld Antagonismus On Zentrum Neurone: feuern maximal, wenn nur zentrale Rezeptorzellen durch Licht angeregt werden, hemmen wenn periphere Rezeptorzellen beleuchtet werden; wenn Zentrum und Peripherie vollständig oder zu gleichen Teilen beleuchtet werden ist Reaktion sehr schwach (Ausgleich) Off Zentrum Neurone: feuern, wenn periphere Rezeptorzellen durch Licht angeregt werden, hemmen, wenn zentrale Rezeptorzellen beleuchtet werden; wenn Zentrum und Peripherie vollständig oder zu gleichen Teilen beleuchtet werden, ist Reaktion sehr schwach (Ausgleich) Funktion: Frühe Form von Merkmalsdetektoren Reagieren auf Änderungen in der Helligkeit Auf ebenmäßige Fläche Aktivierung On-Zentrum und Off-Umfeld -> wenig neuronale Aktivität Änderung Helligkeitsverhältnisse -> Ungleichgewicht im Aktivierungsmuster Visuelles System verarbeitet Veränderung in der Szenerie Sparsame Informationsweiterleitung! Nur Information über Änderung transportier Zusammenfassung Retina: innerhalb der Retina wird das physikalische Lichtsignal in ein elektrisches Signal transformiert Kontrastverstärkung durch laterale Inhibition Verschiedene rezeptive Felder für Bewegung (große rezeptive Felder = Magno-Zellen) und Details (kleine rezeptive Felder = Parvo-Zellen) Wir nehmen das wahr, was dort draußen ist durch die Eigenschaften unseres visuellen System gefiltert wahr Die physiologische Ebene Visuelle Verarbeitung Auge -> Sehnerv (nervus opticus) -> Chiasma opticum -> Corpus geniculatum laterale (CGL) -> visueller Cortex Split brain Visuelle Halbfelder Von jedem Auge wird jeweils die temporale Seite ipsilateral, die nasale Seite kontralateral verarbeitet -> rechtes visuelles Halbfeld wird in der linken, linkes in der rechten Hemisphäre verarbeitet Colliculus superios: ca. 10% der Neuronen Steuerung von Blick und Kopfbewegung Corpus geniculatum laterale (CGL): Kern im Thalamus: rechtes visuelles Halbfeld im linken CGL; linkes visuelles Halbfeld im rechten CGL untergliedert in 6 Schichten (2,3,5 ipsilateral; 1,4,6 kontralateral) Bilateral und jeweils in sechs Schichten aufgebaut Magnozellulär (Schicht 1,2): Bewegung, Objektlokation (größerer Zellkern) Parvozellulär (Schicht 3-6): Beschaffenheit, Struktur, Farbe und Tiefe Organisation = retinotop -> jeder Ort im CGL entspricht einem Ort auf der Retina -> benachbarte Orte entsprechen benachbarten Orten auf der Retina Visueller Cortex primär visueller Cortex: Area Striata (=V1) umfasst ca. 250 Mio Nervenzellen Retinotope Organisation in 6 schichten senkrecht zur Kortexoberfläche -> Hyperkolimne: Verarbeitungsmodul -> okuläre Dominanzsäulen (ipsilaterales, kontralaterales Auge) -> Orientierungssäule, die auf Ausrichtung von Lichtbalken reagiert Magnozellulär CGL -> Schicht 4 in V1 (4B und 4Ca) Verarbeitung von Orientierung, Bewegung, Tiefe Parvozellulär CGL -> Schicht 4 V1 (4A und 4Cß), Verarbeitung in den Blobs (Blob-Bahn: primär Farbverarbeitung; Interblob-Bahn: richtungs- und formsensitiv) Extrastriärer visueller Kortex: spezialisierte Verarbeitung Areale V2, V3, V4, V5 (MT, mediotemporales Areal) V5: Bewegung V4: Farbe/Orientierung von Kanten Weitere Verarbeitung visueller Informationen Funktionelle Spezialisierung Weite Bereiche des Parietalkortex sind für die Lokalisierung im Raum zuständig -> Schädigungen führen oft zu Orientierungsstörung (Wie-Pfad nach Milner&Goodale (1995)) Bereiche im Inferotemporalen Kortex sind für Gesichtserkennung (fusiformes Areal; FFA) und die Objekterkennung (parahimpocampales Ortsareal, PPA) zuständig -> Schädigungen führen zu Erkennungsstörungen (Agnosien) Wahrnehmungsstörungen Zusammenfassung Erst unser Wahrnehmungssystem weiß die wahrgenommenen Informationen richtig zu interpretieren Neurophysiologische Grundlagen zeigen: a) Neuronen reagieren auf spezifische Umweltmerkmale (Reaktionsselektivität) b) ein Neuron erhält Signale von vielen anderen Neuronen (Konvergenz) c) Signale können hemmend und erregend wirken (Kontrastverstärkung) d) visuelle Cortex ist hoch spezialisiert: 2 Bahnen (ventraler und dorsaler Pfad), die unterschiedliche Reizmerkmale verarbeiten (Was, Wo, Wie)  e) kortikale Repräsentation muss nicht dem Stimulus ähneln, muss vielmehr die Information enthalten, die Stimulus repräsentiert Farbwahrnehmung Licht wird mit unterschiedlicher Wellenlänge von Objekten reflektiert -> Farbe ist diejenige Empfindung, die es uns erlaubt zwei strukturlose Oberflächen gleicher Helligkeit zu unterscheiden Funktion Natürliche Signalfunktion Erleichtert Erkennen und Erinnern (VP brauchen länger, um unpassend gefärbte Objekte zu identifizieren; Farbe als Hinweisreiz für Gedächtnisabruf) Erleichtert die Wahrnehmungsorganisation (schnelle Unterscheidung einzelner Objekte; Unterstützung bei der räumlichen Wahrnehmung -> Trennung von Hintergrund und Objekt) Reflektion und Absorption Ein Teil des einfallenden Lichts wird reflektiert, der andere Teil absorbiert Ändert sich die Beleuchtung, dann ändert sich auch die spektrale Zusammensetzung des Lichts, das ins Auge fällt Aber: der Grad der Absorption über alle Wellenlängen hinweg ist charakteristisch für ein bestimmtes Objekt, unabhängig von Beleuchtung Rezeptoren reagieren nur auf einen engumgrenzten Bereich Ebenmerklicher Unterschied beim Farberkennen entspricht 2nm auf der physikalischen Skala Farbwahrnehmung Bis zu 2 Mio Farbvalenzen, 200 Farbtöne (hue), 20 Sättigungsstufen (saturation), 500 Helligkeitswerte (brightness)  Mittels der drei Dimensionen Farbton, Sättigung und Helligkeit können alle Farbempfindungen beschrieben werden Die Dreifarbentheorie trichromatisches Farbsehen (Hermann von Helmholtz; Thomas Young) Zusammenwirken aller drei Zapfentypen, Mischung von drei Lichtquellen mit kurz-, mittel- und langwelligem Licht kann jede beliebige Farbe hergestellt werden (Trichromatizität) -> Verhältnis der Erregung (Vergleich auf der Netzhaut) Zwei Lichtquellen reichen nicht, damit ein normal farbsehender Mensch alle Farben herstellen kann Nachweis der drei Zapfensysteme 3 Arten von Zapfen: k/s- , m- und l- Zapfen Muster der Aktivierung ist von Reizintensität unabhängig Farbfehlsichtigkeit Fehlen von einem oder mehreren Zapfenpigmenten Achromaten: besitzen keine Zapfen, geringe Sehschärfe Monochromaten: sehen keine Farben, nur ein Zapfentyp vorhanden Dichromaten: Fehlen eines einzelnen Zapfenpigments -> Protanopie (Rotschwäche): blau bei kurzwelligem, grün/gelb bei langwelligem Licht; L- Zapfen fehlen -> Deuteranopie (Grünschwäche): blau bei kurzwelligem, gelb/rot bei langwelligem Licht; M- Zapfen fehlen -> Tritanopie (Blauschwäche): blau bei kurzwelligem, rot bei langwelligem Licht (K-Zapfen fehlen) Anomale Trichromaten: alle Zapfenpigmente vorhanden, eines weist abnormale Sensitivität auf Farbsehen Stäbchen sensitiv für Wellenlängen von etwa 500nm Die Reaktion eines Photorezeptors ist nicht nur durch die Wellenlänge des Lichts beeinflusst (Grundlage Farbsehen), sondern auch durch die Intensität des Lichts -> selbe Reaktion des Rezeptors kann unterschiedliche Ursachen haben  Durch Hinzufügen eines zweiten Rezeptortyps (rechts), ist es nicht mehr möglich durch die Veränderung der Intensität an beiden dieselbe Antwort hervorzurufen  Es sind mindestens zwei Rezeptortypen notwendig, um Farbsehen zu ermöglichen Die Gegenfarbentheorie (Ewald Hering) Farbsimultankontrast Auf- und Abbau chemischer Substanzen Zellen im CGL reagieren auf Licht von einem Ende des Spektrums mit einer Steigerung der Aktivierung auf Licht vom anderen Ende des Spektrums mit Hemmung B+Y-: wird durch kurzwelliges Licht (k) aktiviert, durch langwelliges (m&l) inhibiert Y+B-: umgekehrt R+G-: wird durch langwelliges Licht aktiviert, durch mittelwelliges Licht inhibiert G+R-: umgekehrt Funktion der Gegenfarbzellen Wellenbereiche der M-Zellen und der L-Zellen überlappen sich, grün und rot sind auf der Ebene der neuronalen Antwort nicht gut zu unterscheiden Lösung des neuronalen Systems: 1) G+R- bedingt die Hemmung des langwelligen Lichts 2) R+G- bedingt die Hemmung des mittelwelligen Lichts Resultat: Zusammenfassung Farbwahrnehmung wird durch neuronale Verarbeitung geformt Farbe ist eine Empfindung Im Auge gibt es drei Arten von Zapfen, die Licht in Nervenimpulse umwandeln  Werden in den Ganglienzellen der Retina und des GCLs in Gegenfarben transformiert Im Cortex werden diese Erregungsmuster dann als Farbe interpretiert Tiefen- und Größenwahrnehmung Monokular Linearperspektive: parallele Linien laufen in der Tiefe in einen Fluchtpunkt Texturgradient: Linien sind in der Tiefe enger beieinander als in der Nähe; Farben verblassen; Konturen verschwimmen (Teil-)Verdeckung: ein Objekt das ein anderes verdeckt wird als näher empfunden Relative Größe: größere Objekte erscheinen näher Binokular Querdisparation: Horopter: gedachter Kreis durch den Fixationspunkt (Frieda) und den optischen Mittelpunkt beider Augen Querdisparation: Abweichung der beiden Abbilder im linken und rechten Auge Ungekreuzte Querdisparation: bei gleichliegende/ungekreuzten Doppelbildern; linksliegender Seheindruck wird vom linken, der rechtsliegende Seheindruck vom rechten Auge vermittelt Gekreuzte Disparation: beim Auftreten gekreuzter Doppelbilder; linksliegender Seheindruck wird vom rechten, der rechtliegende Sehendruck vom linken Auge vermittelt Okulomotorischer Faktor Konvergenz: Stellung der Augen zueinander ist bei nahen Objekten anders als bei weit entfernten Objekten Winkel am Fixationspunkt ist bei nahen Objekten größer als bei fernen Objekten Spannung der Augenmuskeln wird bei der Entfernungsschätzung berücksichtigt  Akkommodation: Anpassung der Linse an die Entfernung der Objekte (flacher bei entfernten Objekten, bauchiger bei nahen Objekten) Akkommodationgrad der Linse (Spannungsgrad der Muskeln, die die Form der Linse verändern) wird bei der Entfernungsberechnung berücksichtigt Bewegungsinduziert: Bewegungsparallaxe; Ver- und Aufdeckung Fazit Tiefenwahrnehmung beruht auf monokularer Information (Linienverläufe, Texturgradienten, etc.) Zusätzlich auch auf binolularer Information; Information außerhalb des Horopters fällt auf unterschiedliche Stellen auf der Netzhaut (Querdisparation) -> Informationen über die Entfernung eines Objekts Wahrnehmung der Konvergenz und Akkommodation ergänzen die Tiefeninformation Helligkeitskonstanz Checker-Shadow-Illusion (Adelson, 1995): wahrgenommene Schatten fällt auf vier Felder, die B umgeben Hell-Dunkel-Verhältnis bleibt hier erhalten, das B-Feld reflektiert mehr Licht als die dunklen Felder (relativ gesehen) Größenwahrnehmung Vertraute und relative Größe Whiteout phänomen!: -> Horizont verschwindet, da Himmel und Schnee nahtlos ineinander übergehen -> fehlt an Kontrast, Tiefe und Schatten, erschwert Orientierung -> Ursachen: kaum Unterschied zwischen Lichtintensität&Farbe, Kontrast eliminiert, Auge kann keine Kanten und Formen erkennen; laterale Hemmung kaum aktiv, flache gleichmäßige Wahrnehmung; gesamte Netzhaut wird gleichmäßig belichtet, keine klaren Fixpunkte Emmert’sches Gesetz: Berechnung von Sehwinkel und Distanz von Tiefeninformationen Gw = K * GR * DW Kann kompensieren, was heißt es wenn man Distanz erhöht/verringert: bleibt gleich -> Größe für dasselbe Objekt Konstante Hält man K und GR konstant und vergrößert DW bedingt dies, dass die wahrgenommene Größe (GW) zunimmt.  Sehwinkel hängt von Größe des Objekts und Entfernung ab, angular, experimentell: Tiefenkriterien eliminieren (nur ein Auge schauen lassen, Kontext entfernen) Perspektiven: Müller Lyer Mondtäuschung Fazit Für die Tiefenwahrnehmung nutzen wir monokulare und binokulare Informationen -> erlaubt uns Entfernung eines Objektes einzuschätzen Größenwahrnehmung beruht auf der Wahrnehmung der Entfernung eines Objekts und der relativen Größe auf der Netzhaut Gelingt uns die Einschätzung der Entfernung nicht, so kommt es zu Täuschungen in der Größenwahrnehmung 3D Kino Filme aus leicht ersetzter Perspektive simultan, künstliche Tiefenperspektiv Objektwahrnehmung Wesentliche Fragen Woher wissen wir, welche Teile zu einem Objekt gehören? -> Organisationsprinzip der Wahrnehmung Wie unterscheiden wird verschiedene, einander ähnliche Objekte? -> Erkennen, welche Objekte in welche Kategorie gehören Wie erkennen wir die Identität von Objekten, die wir aus verschiedenen Perspektiven wahrnehmen? - > ansichtsabhängiges oder ansichtsunabhängiges Erkennen Experiment von Thorpe, Fize & Marlot (1996, Nature) Wahrnehmungsprozesse laufen mit sehr hoher Geschwindigkeit ab -> V1: Kanten extrahiert, ca. 50-80 msec nachdem das Licht ins Auge gelangt ist -> ca. 80msec später hat Gehirn entschieden ob ein Tier auf dem Bild sichtbar ist -> 5-8 Synapsen (Verarbeitungsschritte) Gestaltwahrnehmung Nach welchen Prinzipien wird das, was wie wahrnehmen, strukturiert? Die Gestaltprinzipien 1. Prinzip der Prägnanz (der guten Gestalt): Jedes Reizmuster wird so gesehen, dass die resultierende Struktur so einfach wie möglich ist 2. Prinzip der Ähnlichkeit:  Ähnliche Objekte werde zusammengefasst 3. Prinzip der Nähe: Dinge, die sich nahe beieinander befinden, werden zusammen gruppiert 4. Prinzip der guten Fortsetzung: Linien werden tendenziell so gesehen, als folgten sie dem einfachsten Weg 5. Prinzip des gemeinsamen Schicksals 6. Prinzip der Bedeutsamkeit 7. Figur und Grund Zu den Eigenschaften von Figur und Grund gehören: a) Die Figur wirkt dinghafter b) Die Figur wird als „vor“ dem Hintergrund wahrgenommen c) Der Hintergrund wird als ungeformtes Material wahrgenommen d) Die Konturen, die die Figur umgeben scheinen zur Figur zu gehören ➔ Figur oder Grund zu sein, ist eine im Wahrnehmungsprozess produzierte Eigenschaft von Teilflächen zweidimensionaler Reizkonfigurationen ➔ Globale Reizstruktur (Zuweisung von Figur und Grund) 8. Geschlossenheit: Wir neigen dazu, nicht-geschlossene Figuren als geschlossene wahrzunehmen 9. Symmetrie: Wir neigen dazu, Objekte als eine Figur wahrzunehmen, wenn die Teile spiegelbildlich sind Welche Faktoren beeinflussen, was wie als Figur/Grund wahrnehmen? Faktoren der Figurwahrnehmung 1. Unterer Teil des Bildes 2. Konvexe, statt konkave Formen 3. Kleine Flächen 4. Horizontale und vertikale Ausrichtung 5. Symmetrie Figur-Grund-Trennung: Bedeutungshaltigkeit determiniert, was als Figur und was als Grund wahrgenommen wird Erkennensprozess findet vor oder gleichzeitig mit dem Ablösen der Figur von Grund statt Spezifische Reize werden stärker verarbeitet als andere (Copolla et al. 1998) Sind Menschen für horizontale/vertikale Ausrichtung sensitiver?  Obliqueneffekt  Neuronen für vertikale Linien sind häufiger Erklärung: Plastizität bedingt, dass sich das Gehirn den Anforderungen der Umwelt anpasst Phylogenese bedingt, dass spezifische Verarbeitungspräferenzen einen Selektionsvorteil bedingen Lernen bedingt, dass wir uns den aktuellen Anforderungen der Umwelt anpassen Erkennen von Objekten aus unterschiedlichen Blickwinkeln 1. Modell der Zerlegung in elementare Teilkörper Fähigkeit zur Erkennung dreidimensionaler Objekte basiert auf dreidiemnsionalen Körpern, die zu einer groben Skizze zusammengefasst werden können -> Volumetrische Merkmale/Geons -> Merkmale von Objekten sind nicht zufällig: Symmetrie, parallele Linien, gemeinsame Endpunkte von Linien Geon Theorie (Biederman, 1987): Annahme: Es lassen sich 36 Elementarkörper (geone) unterscheiden, durch Kombination lässt sich jedes beliebige Objekt repräsentieren Evidenz: Kantenbild nahezu immer ausreichend für Objekterkennung (Farb- und Oberflächeninformationen sind relativ unwichtig); Beseitigung von Konkativität verhindert Geonsegmentierung und macht Objekterkennung schwierig Sind Geone nicht mehr eindeutig zu erkennen, entstehen Schwierigkeiten ein Objekt zu identifizieren ->Prinzip der Rekonstruktion elementarer Teilkörper ->Nur wenige Merkmale, um Objekt zu erkennen Aber: Unterscheidung zwischen Objekten sollte schwer sein, wenn sie überlappende Geone aufweisen 2. Modell der kanonischen Ansichten Dreidimensionale Objekte werden erkannt, da wir zweidimensionale Ansichten von unterschiedlichen Blickwinkeln im Gedächtnis reräsentieren -> Blickwinkelinvarianz (Ansichtsunabhängigkeit) tritt nicht immer auf Logothetis & Pauls (1995): -> ansichtsunabhängiges Objekterkennen Beide Modelle ergänzen einander Geontheorie wichtig für das Erkennen der Zugehörigkeit eines Objekts zu einer bestimmten Objektklasse Kanonische Ansichten könnten bedeutsam sein, um zu erklären wie Objekte der gleichen Klasse unterschieden werden Verarbeitung von Information über Objekte (rivalisierende Bilder) Rivalisierende Bilder VP erhalten zwei übereinandergelegte Bilder: Haus (parahippocampaler Gyrus), Gesicht (Fusiform Gyrus) -> geben an welches Bild sie sehen, Hirnaktivität wird gemessen (fMRI) Netzhautbilder sind identisch Trennung muss in höheren kortikalen Arealen passieren Erkennen der Bilder geht mit einer verstärkten Aktivierung in den entsprechenden Arealen einher Kein Unterschied in der Aktivierung zwischen rivalisierende und sukzessive Darbietung ➔ Feurungsrate einzelner Neuronen determiniert welche Objekte aktuell wahrgenommen werden Personidentifikation Grill-Spector et al. (2004) Präsentation von Bildern einer sehr bekannten Person, Bestimmung des individuellen fusiformen Areals (FFA) durch Präsentation von Gesichtern versus anderen Objekten Objektidentifikation: starke Antwort Objekterkennen: schwächere Antwort kein Erkennen: Ausbleiben der Antwort ➔ neuronale Antwort ist nicht nur mit dem dargebotenen Stimulus assoziiert, sondern auch mit der Reaktion der VP Objektwahrnehmung: Überlegenheit des Menschen Objektwahrnehmung für Computer ein Problem: Menschen haben Wissen über Welt, Computer nicht Perzeptuelle Intelligenz (Helmholtz 1871): Theorie der unbewussten Schlüsse; Menschen haben Wissen über die Welt, die sie unbewusst nutzen um Objekte zu erkennen -> Likelihood-Prinzip der Wahrnehmung als Weiterentwicklung des Prinzips der Prägnanz -> Top-Down Verarbeitung -> Auswirkung der Beleuchtung: Licht-von-oben Heuristik hilft uns bei der raschen Interpretation von Objekten Fazit Objekterkennung basiert auf Gestaltprinzipien, die uns die Umwelt strukturieren Moderne Wahrnehmungsforschung zeigt, dass wir spezifische Reizkonfigurationen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit wahrnehmen Figuren werden vermutlich auf der Basis ihrer Bedeutungshaltigkeit wahrgenommen Blickwinkelinvarianz von Objekten basiert auf der Identifikation von Teilkörpern und zweidimensionalen Gedächtnisrepräsentationen  Zur Erkennung eines Objekts muss das neuronale Signal verstärkt werden, geschieht in höheren kortikalen Arealen Mensch setzt Top-Down Prozesse zur Objekterkennung ein Objektwahrnehmung ist natürlich von den visuellen Reizen abhängig, aber auch von kognitiven Faktoren Visuelle System rekonstruiert die Umwelt so, wie sie am plausibelsten ist Aufmerksamkeit Definition -> Aufmerksamkeit: Besitzergreifen durch den Verstand, klare lebhafte Form, Bündelung, Konzentration des Bewusstseins, Zurückziehen von einigen Dingen, um mit den anderen wirkungsvoll umgehen zu können -> mysteriöse Konzentration psychischer Energie, Zuweisung von Analysemechanismen zu begrenztem Bereich des Feldes Funktion Selektion: von zahlreichend eintreffenden Reizen, nur wenig handlungsrelevant Merkmalsintegration: Information wird modularisiert verarbeitet, einheitliche Repräsentation Überwachen: plötzliche Veränderung in der Umwelt müssen registriert werden Planen/Kontrollieren: Handlungen vorbereiten und ausführen; Kontrolle von Mehrfachtätigkeiten; Einüben neuer, unbekannter Handlungsmuster Selektivität Große Menge an Informationen erreicht Wahrnehmungssystem, nicht jede Information kann auf einem hohen Level analysiert werden -> Teilbereich selektiert Aufmerksamkeit kann Fokussiert vs. Unaufmerksam sein Weit vs. Eng sein Nach innen vs. Nach außen gerichtet sein Willentlich oder unwillentlich gelenkt werden -> Information, die für unser momentanes Ziel relevant ist, wird beachtet -> für das Ziel störende Information wird nicht bewusst verarbeitet => Selektivität der Aufmerksamkeit Merkmalsintegration Paradigma der visuellen Suche (Treisman & Gelade, 1980)  Handlungsplanung/-steuerung Auswahl von Informationen, z.B. auch auf die Auswahl der Reaktionen -> um die Mechanismen der selektiven Aufmerksamkeit zu verstehen, sollte der Kontext von Handlungen einbezogen werden Selektive Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit ist begrenzt, pro Zeiteinheit wird nur ein kleiner Teil der Information ausgewählt Aufmerksamkeit kann willkürlich und unwillkürlich auf Informationen gerichtet werden Auf der Basis welcher Mechanismen wird spezifische Informationen ausgewählt und beachtet? a) Frühe Selektion versus späte Selektion Bei lokaler, früher Selektion kann die Auswahl schon auf einer sehr frühen verarbeitungsstufe stattfinden Inhaltliche, späte Selektion ist immer an eine partielle Identifikation der Reizinformation gebunden b) Folgt die Selektion der Information einem Alles-Oder-Nichts-Prinzip oder einer differentiellen Bewertung des jeweiligen Informationsangebots? c) Wird die irrelevante Information gehemmt oder die relevante Information verstärkt? Experimentelle Paradigmen Split Span Paradigma Dichotisches Hören Methode des shadowings: inhaltliches Nachsprechen einer der beiden Nachrichten bedingt, dass der Beobachter gezwungen ist, seine Aufmerksamkeit voll auf den nachzusprechenden Text zu lenken und der VL kontrollieren kann, ob der Proband die Selektionsinstruktion befolgt Psychologische Refraktärperiode (Welford, 1952) ➔ Broadbents Versuch der Integration dieser Befunde Split-Span: VP konnten sich die zu behaltenden Zahlen nicht entsprechend ihrer zeitlichen Präsentation wiedergeben, sondern entsprechend des physikalischen Ortes der Präsentation Dichotisches Hören: Information auf nicht-beschatteten Ohr inhaltlich nicht verarbeitet Doppelaufgaben: nicht parallel, sondern seriell verarbeitet -> Hinweis auf eine begrenzt zentrale kapazität, Kapazität muss vor Überlastung geschützt werden Die Filtertheorie Sensorischen Informationen gelangen in sensorischen Speicher Weiterverarbeitung aufgrund der physikalischen Reizmerkmale der Information, andere Informationen werden geblockt Filter ist notwendig, um die begrenzte Kapazität des streng seriell arbeitenden Verarbeitungssystems vor Überlastung zu schützen -> Selektion findet früher statt -> folgt Alles-Oder-Nichts Prinzip -> gibt nur einen kapazitätsbegrenzten zentralen Prozessor, der rasch zwischen verschiedenen Informationen hin und her geschaltet werden kann Party-Phänomen Schalter betätigen, mit dem wir irrelevante Informationen vollständig abschalten können (Moray & Treisman) Methode des Shadowings Manipulation der Ähnlichkeit zwischen den Texten Wechsel der Nachricht vom beschatteten Ohr auf das nicht beschattete bedingt, dass die Aufmerksamkeit auf das andere Ohr gerichtet wird Nach Broadbent sollte dies das Nachsprechen nicht beeinflussen Ergebnis: je ähnlicher desto mehr Fehler -> die nicht beachtete Information wird zumindest zu einem kleinen Teil semantisch (inhaltlich) verarbeitet -> spricht gegen das Alles-oder-Nichts Prinzip Die Attenuation-Theorie der Aufmerksamkeit: Theorie der späten Selektion Einkommenden Informationen werden parallel verarbeitet, erst am Ausgabeende setzt die Selektion ein, durch die die Information ausgewählt wird; Selektionskriterium: momentan gesetzte Handlungsziel Selektion findet somit zu einem späten Zeitpunkt der Verarbeitung statt Frühe versus späte Selektion ➔ Lavie: Perceptual Load Hypothesis -> Manipulation, die für die Verarbeitung des relevanten Stimulus notwendige Kapazität determiniert die Fähigkeit, die irrelevanten Distraktoren semantisch zu verarbeiten Es gibt keine grundsätzliche Entscheidung über „frühe“ bzw. „späte“ Selektion: Ist der perzeptuelle load niedrig, ist genug Kapazität vorhanden, um alle Informationen bedeutungshaltig zu verarbeiten ➔ Späte Selektion, irrelevant Ist der perzeptuelle load hoch, reicht die Kapazität nicht, um alle Informationen bedeutungshaltig zu verarbeiten ➔ Frühe Selektion, irrelevante Reize stören die aktuelle Handlung nicht Ort der Selektion ist flexibel und abhängig vom Kontext! Entscheidung ist automatisch (passiv), abhängig von den perzeptuellen Anforderungen -> unabhängig, ob man sich konzentriert oder nicht Lavies weitere Überlegung: -> selbst wenn irrelevante Stimuli bedeutungshaltig verarbeitet werden (späte Selektion), gelingt es uns trotzdem recht gut korrekt zu reagieren und unser Handeln von den relevanten Reizen steuern zu lassen -> es muss noch weiteren Selektionsmechanismus geben, der weniger automatisch ist, also stärker unsere kognitiven Kontrolle unterliegt  -> solche aktiven Kontrollfunktionen (Aufrechterhalten von Prioritäten für aktuelle Ziele, Inhibieren irrelevanter Reize) erfordern unser Arbeitsgedächtnis Niedrige perzeptuelle Belastung führt zu später Selektion -> so lässt sich feststellen, ob ein zweiter aktiver Selektionsmechanismus zur Aufrechterhaltung der Priorisierung existiert -> führt zur Verarbeitung der Distraktoren, bei hoher Gedächtnisbelastung verstärkt sich diese Störung der Kontext der Aufgabe determiniert, ob die störende Information direkt ausgeblendet (frühe Selektion) oder bis zur Bedeutungshaltigkeit (späte Selektion) verarbeitet wird Gleichzeitig braucht es zentralen Selektionsmechanismus, um die Priorisierung der relevanten Information aufrecht zu erhalten, Priorisierung wird aktiv i Arbeitsgedächtnis aufrechterhalten ➔ Nur durch beide Mechanismen kann Selektivität der Aufmerksamkeit über längeren Zeitraum sichergestellt werden ➔ Annahme zweier unterschiedlicher Mechanismen der selektiven Aufmerksamkeit a) passiver Selektionsmechanismus aufgrund begrenzter Kapazität, ist perzeptueller load hoch bleibt die Verarbeitung irrelevant Information keine Kapazität b) zentraler Selektionsmechanismus (Arbeitsgedächtnis): um zwischen relevanter und irrelevanter Information zu unterscheiden, muss die Priorisierung der relevanten Information aufrechterhalten werden Fazit Aufmerksamkeit hat unterschiedliche Funktionen -> Selektion der relevanten Information -> Integration verteilt verarbeiteter Information -> Handlungssteuernde Selektion Klassische Ansätze zur selektiven Aufmerksamkeit -> fokussiert auf die frage nach den Mechanismen der Selektion -> die primäre Diskussion bezog sich auf die Frage früher versus später Informationsselektion Heutige perspektive zur frühen vs. Späten Selektion -> wie weit die irrelevante Information verarbeitet wird, hängt davon ab, wie stark die Aufmerksamkeit durch die Bearbeitung der relevanten Information beansprucht wird -> Aufrechterhaltung des Selektionskriterium bedeutsam Orts- und Objektbasierte Selektion Aufmerksamkeit ≠ foveale Verarbeitung Paradigmen zu Untersuchung der selektiven Aufmerksamkeit a) Flankierreize: Annahme eines größenveränderlichen Aufmerksamkeitsspots (Erikson & Erikson) -> Ortscue verringert die Interferenz inkompatibler Flankierrreize, je mehr Zeit zur Verfügung steht  -> Fokussierung des Zielreizes durch Einengung einer größenveränderlichen Gummilinse (Aufmerksamkeitsspots) b) Räumlichen Sehen (Posner et al.) -> zusammenhängender Bereich des Raumes beachtet (=ortsbasierte Aufmerksamkeit) -> exogenes Cueing: innerhalb Intervalls wird bis zu ca 200ms in gecueten Durchgängen schneller reagiert als in nicht gecueten, bei längeren Intervallen ab ca. 300ms dreht sich Effekt um (Inhibition of return); nachdem Aufmerksamkeit auf einen Ort gelenkt wurde, wird dieser inhibitorisch markiert, Rückorientierung der Aufmerksamkeit an diesem Ort wird gehemmt Vergleich endogenes und exogenes Cueing: RZ(valide) < RZ(neutral) < RZ(invalide) -> zentrale Cues: erfordern mehr valide als invalide Cues (informativ) -> Periphere Cues: Vorteil der Cues zeigt sich auch bei 50% validen/invaliden Cues (nicht informativ) Zeitverlauf -> zentrale Cues: Wirkung langsam/träge (Latenz > 200ms), Aufmerksamkeitszuwendung wird relativ lange aufrechterhalten (>500ms) -> periphere Cues: Wirkung schnell (Latenz ~ 50-200ms), Aufmerksamkeitszuwendung wird nur kurz aufrechterhalten; nach ca 300ms gegenteiliger Effekt („Inhibition of Return“)  Endogenes Cueing willentlich kontrolliert, exogenes Cueing automatisch Aufmerksamkeit auch objektgebunden?: ->2 Objekte an einem Ort (Neisser &Becklen, 1983) Aufmerksamkeit ortsgebunden, beide Objekte gleichzeitig beachtet Aufmerksamkeit objektgebunden, nur ein Objekt auf einmal beachtet -> Demonstration von Duncan (1984) Konfiguration erlaubt insgesamt 4 Urteile: -> Linie: Neigung links vs. rechts; gepunktet vs. Gestrichelt -> Box: klein vs. groß; Öffnung links vs. Rechts Gleiches Objekt: zweimal Linie oder zweimal Box verschiedene Objekte: erst Linie, dann Box oder umgekehrt Antwort auf gleiches Objekt: Unterscheidung Wahrscheinlichkeit eines Korrekt-Urteils zwischen einem oder zwei abzugebenden Urteilen Antwort auf zwei verschiedene Objekte (am gleichen Ort): signifikant weniger Korrekt-Urteile bei Zweiturteilen  Aufmerksamkeit ist objekt-, nicht ortsbezogen, da sich die Objekte am gleichen Ort befanden -> Müller & O’Grady (2000)  Selektivität der Aufmerksamkeit gesteuert durch Dimension von Attributen Kritische Manipulation: Einzelurteile (z.B. nur Farbe) Doppelurteile bezogen auf ein Objekt (Farbe und Textur) Doppelurteil bezogen auf beide Objekte (z.B. erst Farbe (Objekt 1), dann Textur (Objekt 2) Doppelurteil bezogen auf beide Objekte (z.B. erst Farbe (Objekt 1), dann Farbe (Objekt 2) Einzelurteile genauer als Doppelurteile, Doppelurteile auf ein Objekt genauer als Doppelurteile bezogen auf beide Objekte (Genauigkeit Einzel > Genauigkeit Doppel-ein Objekt > Genauigkeit Doppel-zwei Objekte) Wenn Aufmerksamkeit dimensionsbezogen gewichtet werden kann, dann sollte Doppelurteile, die sich auf gleiche Dimension aber unterschiedliche Objekte beziehen genauer bearbeitet werden als Doppelurteile auf zwei unterschiedliche Objekte und unterschiedliche Dimensionen (Genauigkeit Farbe-Farbe > Genauigkeit Farbe-Textur) ➔ Erhöhte Gewichtung einer Merkmalsdimension erlaubt einen Wechsel des Urteils zwischen Objekten Fazit visuelle Aufmerksamkeit ist nicht notwendigerweuse mit fovealer Verarbeitung gleichzusetzen, willentlich (endogen getriggert) oder automatisch (exogen getriggert) ausgerichtet / gesteuert werden Selektionsmechanismen: Information kann ortsbasiert, objektbasiert oder merkmaldimensionsbasiert ausgewählt werden Ortsbasierte Aufmerksamkeit steht in engem Zusammenhang mi Augenbewegung Inhibition of Return wird als wesentlicher Mechanismus postuliert, der verhindert, dass wir nicht immer wieder die gleiche Information fokussieren Handlungssteuerung -> Ziel muss mit einer Handlung verbunden werden Selektion eines Objekts in Abhängigkeit des Handlungsziels (-> Wahrnehmung der Eigenschaften des Objekts) Antizipation des Effekts einer Handlung (-> wie es sich anfühlt, das Objekt zu berühren) Abschirmung gegenüber störenden Reizen (-> der Zielreiz muss priorisiert werden) Multitasking und begrenzte Kapazität Klassische Annahme (Welford, 1952)  Zentrale Kapazität als Begrenzung der Mehrfachtätigkeit operationalisiert durch Performanzeinbußen bei Mehrfachtätigkeiten (seriell arbeiten, zwischen Dingen hin & her wechseln) Dual Task Paradigma: Psychologische Refraktärperiode (PRP) VP bearbeiten zwei Aufgaben, die sich zeitlich überlappen (-> stimulus-onset asynchrony manipuliert (SOA)) -> für S1 zeigt sich kein Einfluss der SOA- Manipulation -> Reaktionszeit auf S2 steigt mit zunehmend kürzerem SOA (->PRP) Experiment Strayer & Johnson (2001) VP fahren Fahrsimulator, müssen bremsen Bedingung 1: Telefonieren Bedingung 2: Radio hören VP fahren Fahrsimulator, müssen Fahrzeug folgen, welches ab und zu bremst -> Erfassung von ereigniskorrelierten Potentialen, die Aufschluss über Aufmerksamkeitsallokation zur Primäraufgabe geben sollten -> Autofahrer enkodieren relevante Information bedeutend schlechter, wenn sie telefonieren Einbuße, wenn während des Autofahrens telefoniert wird; nicht, wenn Gespräch mit einem Mitfahrer geführt wird -> Doppelaufgaben-Interferenz resultiert aufgrund strukturellen Kapazitätsbegrenzung und der daraus resultierenden Unterbrechung der Prozesse des Fahrens -> psychologische Refraktärperiode Engpass-Modell von Pashler (1994) Reaktionsauswahl für S2 erst kann erst begonnen werden, wenn Reaktionsauswahl für S1 abgeschlossen Reaktionsauswahl erfordert kapazitätsbegrenzten Kanal um sicherzustellen, dass an den Stimulus eine Reaktion gebunden wird PRP-Effekt = robustes Phänomen Neuere Arbeiten zeigen jedoch, dass PRP-Effekt durch Übung beeinflussbar ist Übung (Spelke, Hirst & Neisser 1976) VP erhielten 4 Monate 5 stündiges Training / Woche (Lesen von Kurzgeschichten, gleichzeitig schreiben von Diktats) -> mit ausreichender Übung können inkompatible Aufgaben parallel ausgeführt werden Automatisierung des Diktatschreibens: ausgeschlossen, semantisches Verständnis schnelles Wechseln des Fokus: ausgeschlossen, da auch bei wenig redundantem Material kein Einbußen nachgewiesen werden konnte -> Übung bedingt, dass Reaktionsauswahl wesentlich schneller geht, Reaktionsauswahl für S2 deutlich früher Automatizität und Aufmerksamkeit Kennzeichnen automatischer Verarbeitungsprozesse 1. Beansprucht keine Kapazität: reduzieren nicht die zur Erledigung anderer Aufgaben verfügbare Aufmerksamkeit 2. Laufen schnell ab 3. Unvermeidbar, d.h. sie werden initiiert, sobald ein geeigneter Stimulus vorliegt 4. Sind nicht in dem Bewusstsein zugänglich ➔ Zwei-Prozess Annahme ➔ Hält empirischer Prüfung NICHT stand 1. Beansprucht keine Kapazität -> nur schwer nachweisbar, dass eine Aufgabe keine Kapazität beansprucht, minimale Interferenz bei Doppelaufgaben bleibt immer bestehen 2. Unvermeidbar, d. h. sie werden initiiert, sobald Stimulus vorliegt -> Sroop als Standard – Aufgabe für die Unvermeidbarkeit der automatischen Antwortgenerierung -> Kahneman und Henik konnten zeigen, dass räumliche Sparierung von Farbe und Farbwort Stroop-Interferenz eliminiert -> Aussprechreaktion wird nicht durch bloße Anwesenheit des Farbwortes ausgelöst -> strategische Einstellung des kognitiven Systems muss vorhanden sein, auf das Farbwort zu reagieren => die meisten als automatisch bezeichnete kognitiven Prozesse benötigen eine Intention, damit Stimulus eine assoziierte Reaktion auslöst (-> Vermeidbarkeit) 3. Nicht Bewusstsein zugänglich -> nicht hinreichend, um automatische und kontrollierte Prozesse zu unterscheiden (tip oft  the tongue Phänomen- > automatischer Suchprozess) -> Intentionen in diesem Fall eine entscheidende Rolle, obwohl Prozesse unbewusst ablaufen Zusammenfassung Kritik an der Zweiprozess-Annahme: Begrenzte Kapazität (operationalisiert durch Interferenz bei Mehrfachtätigkeit) Intentionale Steuerbarkeit (operationalisiert durch Beeinflussbarkeit durch Kontext) Bewusste Repräsentation (operationalisiert durch verbale Berichtbarkeit) ➔ Empirisch zeigt sich, dass Kriterien problematisch sind und nicht gemeinsam auftreten Handlungstheoretische Sichtweise Grenzen der Aufmerksamkeit können nicht einfach durch unzureichende Rechenkapazität erklärt werden Modularität und parallele Verarbeitung erfordern Selektivität; die begrenzte Kapazität ist Voraussetzung Steuerungsprobleme a) Effektorrekrutierung: Dieselben Effektoren können nicht für unterschiedliche Handlungen genutzt werden b) Parameterspezifikation: intendierte Handlung kann auf unterschiedliche Art realisiert werden, Ausführung ist aber an eine spezifische vorab festgelegte Art gebunden ➔ Eine Handlung kann nur ausgeführt werden, wenn alle Parameter spezifiziert sind (durch Stimulus, durch Fertigkeit im Langzeitgedächtnis) -> fehlende Parameter müssen durch Aufmerksamkeitsprozesse spezifiziert werden ➔ Bei automatischen Prozessen sind fehlende Parameter als Fertigkeit im Gedächtnis gespeichert („Direkte Parameterspezifikation“) => Annahme verschiedener Aufmerksamkeitsmechanismen zum Lösen dieser Probleme 1. Hemmung: Anstelle begrenzter Kapazität als Begrenzung für Mehrfachtätigkeiten parallel Verarbeitung stößt dort auf Grenzen, wo die simultan ablaufenden Prozesse nicht mehr hinreichend gegeneinander abgeschirmt werden können  Lösung: Potenziell interferierende Prozesse werden gehemmt (z.B. Stroop Effekt: inkongruente Farbwort muss gehemmt werden, um Reaktion auf die Farbe zu ermöglichen, um zu verhindern, dass dieselben Effektoren für unterschiedliche Handlungen genutzt werden) 2. Handlungsplanung und Handlungskoordination Ausführung von Mehrfachtätigkeiten erfordert Handlungsplanung und Koordination allein Ankündigung einer Zweitaufgabe bedingt bereits, dass Primäraufgabe verlangsamt ausgeführt wird 3. Verhinderung der Interferenz bei Doppelaufgaben Übung bedingt, dass parallel auszuführende Fertigkeiten spezifischer werden und entsprechend die Interferenz abnimmt  4. Selektion von Zielreizen (handlungssteuernde Reize) um eine Handlung auszuführen müssen Reize ausgewählt werden, mit denen gehandelt werden soll, legen fest wie die Handlung ausgeführt wird 5. Stabilität-Flexibilität Dilemma Sicherstellung, dass Handlung stabil aufrecht erhalten wird, aber gleichzeitig (zum Schutz des Organismus) auf neue (wichtigere) Handlung gewechselt werden kann durch: -> Ausmaß der Erregung (arousal), die durch einen Reiz hervorgerufen wird -> Ausmaß der Aktivierung, die durch einen Reiz hervorgerufen wird => Insgesamt zeigen Überlegungen (Neumann und Allport), dass Aufmerksamkeit kein homogener Mechanismus ist, sondern vielmehr eine Reihe von Mechanismen, die der kohärenten Handlungssteuerung zugrunde liegen Fazit Neuere Ansätze begreifen Aufmerksamkeit nicht nur als wichtigen Prozess der Wahrnehmung (perzeptuelle Selektion) Befunde zur Doppelaufgabentätigkeit zeigen, dass stabile Performanzbußen nachzuweisen sind Pashler zufolge kann Reaktionsauswahl für Zweitaufgabe erst beginnen, wenn Antwortauswahl für Erstaufgabe abgeschlossen ist Flaschenhals strukturell, nach langer Übung PRP-Effekt nachweisbar Neumann: Flaschenhals eher strategisch, dient Abschirmung parallel ausgeführter Handlungen Handlungstheoretische Annahme stellt Probleme der Effektorrekrutierung und der Parameterspezifikation in den Vordergrund Zur Lösung werden unterschiedliche Mechanismen der Aufmerksamkeit postuliert, deren Gemeinsamkeit es ist eine kohärente Handlungssteuerung sicherzustellen